Serce czy komory?

Budowa polskiego sztucznego serca wzbudza coraz więcej wątpliwości w świecie medycznym. O wiele tańsze i bezpieczniejsze są wszczepialne komory

Pomysł budowy polskiego sztucznego serca ma coraz mniej zwolenników i wzbudza coraz więcej wątpliwości w świecie medycznym. Obecnie takie urządzenie można zastąpić skuteczniejszymi, tańszymi i mniej inwazyjnymi metodami leczenia. Wiedzą o tym również lekarze z zabrzańskiej Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii, którzy od ponad 20 lat opracowują sztuczne serce.
Choroby tego narządu od wielu lat są jednym z największych problemów zdrowotnych w Polsce. Ze statystyk wynika, że ponad 8 mln Polaków cierpi na nadciśnienie tętnicze, co druga dorosła osoba ma nadwagę, podwyższony poziom cholesterolu we krwi, a również ponad 8 mln dorosłych pali papierosy. W efekcie co trzeci mężczyzna i co szósta kobieta w naszym kraju umierają z powodu choroby serca lub naczyń krwionośnych. Podobny problem występuje na świecie.
Przełomem w leczeniu kilku schorzeń serca, m.in. skrajnych postaci kardiomiopatii oraz choroby niedokrwiennej, pod koniec ubiegłego wieku stał się przeszczep tego narządu. Szacowano wówczas, że spośród pacjentów, dla których jedynym ratunkiem była transplantacja, szansę na operację miało ok. 20% oczekujących. Aby ratować ludzkie życie, lekarze oraz inżynierowie z kilku światowych ośrodków medycznych postanowili opracować i wykonać sztuczne serce. Mieli je otrzymywać pacjenci w ciężkim stanie, którzy czekali w długiej kolejce na transplantację zdrowego narządu od zmarłego dawcy. Serce miało pracować ok. 12 miesięcy.

Serca różnych marek

Pionierem tej metody był francuski lekarz wojskowy Julien Offray de La Mettrie, żyjący w pierwszej połowie XVIII w. Ogłosił, że naturalne serce można zastąpić mechanicznym urządzeniem wszczepionym do klatki piersiowej. Próbował je nawet skonstruować w przydomowym warsztacie. Jednak dopiero w 1957 r. w Cleveland Clinic w USA umieszczono w klatce piersiowej psa sterowaną pneumatycznie pompę z polichlorku winylu, opracowaną przez holenderskiego lekarza Willema Johana Kolffa. Zwierzę przeżyło zaledwie 90 minut, nie zraziło to jednak konstruktorów, którzy nadal udoskonalali urządzenie.
Pierwsze sztuczne serce, które zostało opatentowane, opracowali w 1963 r. Paul Winchell i Henry Heimlich. Na podstawie ich pracy dr Robert Jarvik stworzył nowy model sztucznego serca, o nazwie Jarvik-7, zbudowanego z aluminium oraz plastiku i zasilanego zewnętrznie. Wielkim światowym wydarzeniem było przeprowadzenie 2 grudnia 1982 r. w Klinice Uniwersyteckiej w Utah operacji wszczepienia protezy Jarvik-7 pacjentowi cierpiącemu na niewydolność serca. Chory żył 112 dni.
Od tego czasu opracowano kilka nowocześniejszych sztucznych serc. W 1998 r. 65-letni Josef Pristov stworzył w wiedeńskiej klinice aparat, który przesyłał krew do organizmu pacjenta bez pulsowania i pod stałym ciśnieniem. Aparat ten był zasilany bateriami, które pacjent nosił w niewielkiej torebce na pasku. Natomiast pierwsze na świecie całkowicie implantowane sztuczne serce wraz z akumulatorem zasilającym, doładowywane indukcyjnie, wszczepili amerykańscy naukowcy 67-letniemu pacjentowi w październiku 1999 r. Operacja odbyła się w centrum kardiologicznym Bad Oeynhausen w Niemczech i trwała pięć godzin. Urządzenie zaś zostało opracowane w centrum medycznym Hershey w Pensylwanii.
Najnowsze prototypy sztucznego serca w ogóle nie przypominają naszego biologicznego organu, a wykonują je konstruktorzy zatrudnieni m.in. w przemyśle zbrojeniowym i kosmicznym. Urządzenia te składają się z jednej lub dwóch pompek z silniczkiem osiągającym 10 tys. obrotów na minutę. Mają czujniki regulujące rytm. Układy identyczne jak w tych modelach są stosowane w samolotach do pomiaru ciśnienia powietrza i wysokości.

Polskie serce do poprawki

Prace nad polskim sztucznym sercem zabrzańscy lekarze rozpoczęli w latach 1987-1988. Pieniądze na ten cel pochodziły m.in. z budżetu państwa oraz od wielu sponsorów. Dzięki uchwale Rady Ministrów „Polskie Sztuczne Serce” stało się nawet w latach 2007-2012 programem narodowym, realizowanym m.in. przez Ministerstwo Zdrowia, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Początkowo polscy naukowcy dorównywali poziomem prac amerykańskim kolegom, potem nastąpił kryzys. Po wielu latach pracy wreszcie powstał prototyp polskiego sztucznego serca, jednak urządzenie to nigdy nie trafiło do masowej produkcji. Było bardzo duże, ciężkie i trudne w użyciu. Zostało wszczepione tylko jednemu pacjentowi.
Obecnie prace nad unowocześnieniem tego urządzenia nie wzbudzają już takich emocji. Medycyna poszła naprzód i w aptekach można kupić leki zapobiegające niewydolności krążenia oraz obniżające ciśnienie. Chirurdzy wszczepiają chorym biologiczne zastawki serca wykonane m.in. z końskiego worka osierdziowego, sztuczne komory, rozruszniki, przenoszą też w miejsce chorej tkanki sercowej wyhodowane w laboratoriach ludzkie komórki macierzyste. Od wielu miesięcy zarówno w Polsce, jak i na świecie toczą się więc debaty, czy warto produkować drogie mechaniczne serce czy o wiele tańsze i bezpieczniejsze wszczepialne komory wspomagające pracę serca, które bez problemu przejmują jego funkcje. Tym bardziej że w przypadku jakiejkolwiek awarii sztucznego serca szanse przeżycia pacjenta są minimalne.
– Polskie sztuczne serce jest potrzebne, powinno pracować cały czas w klatce piersiowej pacjenta, a nie przez kilka lat, jak wcześniej zakładano. Obecnie prace nad nim zostały wstrzymane, ale gdy nastąpi kolejny postęp w medycynie, powrócimy do sprawy. Będziemy chcieli je m.in. pokryć komórkami macierzystymi – mówi Roman Kustosz, kierownik Pracowni Sztucznego Serca Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu.
Nad udoskonaleniem sztucznego serca nadal pracuje kilka zespołów na świecie, m.in. w USA, w Kanadzie, w Niemczech i we Francji.

Czas komór

Obecnie chorzy zamiast sztucznego serca otrzymują sztuczne komory. Prototypy miały olbrzymie rozmiary i pacjent musiał cały czas leżeć w łóżku. Teraz są o wiele mniejsze i wszczepialne do klatki piersiowej. Jedynie baterie połączone specjalnym przewodem znajdują się w torebce noszonej na pasku zapiętym na ramieniu lub w pasie. Czasami dzięki nim serce doskonale się regeneruje i nie trzeba w ogóle wykonywać transplantacji. Wielu pacjentów żyje z nimi już ponad pięć lat i nawet uprawia niektóre sporty.
– Równocześnie z pracami nad sztucznym sercem zaczęliśmy opracowywać pozaustrojowy system wspomagania serca, czyli tzw. sztuczne komory. Miały one uniezależnić nas od zagranicznych dostawców – twierdzi Roman Kustosz.
Po wielu latach powstały w Zabrzu pozaustrojowe sztuczne komory, również nazwane polskim sztucznym sercem. Od 1996 r. są wykorzystywane podczas operacji mięśnia sercowego i uratowały życie ponad 250 chorym. Natomiast inne rodzaje sztucznych komór nie są całkowicie gotowe, ale jeszcze w tym roku zaczną przechodzić testy na zwierzętach. Niestety całe urządzenie nie jest umieszczane w klatce piersiowej człowieka. Chory po przymocowaniu komór do ciała opuści szpital, ciągnąc za sobą na kablu sterownik podobny do walizki na kółkach, ważący ok. 20 kg, i w domu będzie oczekiwał na przeszczep serca.
Równocześnie testom zostanie poddany prototyp sztucznej komory serca dla małych dzieci, tzw. komora pediatryczna. Prace nad nią rozpoczto w 2008 r. Budowa tego urządzenia nie polegała tylko na zmniejszeniu rozmiarów komory przeznaczonej dla dorosłych. Oprócz mniejszych gabrytów, umożliwiających prawidłowe podłączenie do układu krwionośnego dziecka, pompa musi mieć mniejszą wydajność. U dorosłych tłoczy ona ok. 5 l krwi na minutę, a w przypadku dzieci przepompowuje ok. 3 l krwi na minutę. Gdy otrzyma atesty, będą mogły z niej skorzystać dzieci w wieku od siedmiu do 12 lat, ważące od 20 do 40 kg.
– Tak jak u osób dorosłych komory dziecka zostaną umiejscowione na klatce piersiowej, a zasilanie będzie w osobnej torbie. Całe urządzenie zostanie połączone specjalnymi przewodami – mówi Artur Kapis z Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu. Jednak ostatecznym celem prac zabrzańskich naukowców jest opracowanie całkowicie wszczepialnych sztucznych komór serca, tzw. wewnątrzustrojowych. Kiedy one powstaną i wejdą do seryjnej produkcji – nie wiadomo.